CN104074157B - 手持式吹风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手持式吹风机，包括壳体、把手、电池及吹风管，所述壳体上设置有进风口和一个函道组件，所述函道组件包括与壳体相连的函道及安装到函道内的电机和风扇，所述壳体通过函道组件连接到吹风管上，所述电池安装在壳体上，在所述吹风管上定义了一个中心轴线，沿着轴线的方向在风扇的后端靠近进风口部位的风道的流动横截面大于吹风管上出风口部位的流动横截面的面积，所述壳体内壁与风扇轮毂之间形成一个流通面，吹风管上出风口部位的流动横截面与风扇所处位置流通面的流动横截面之间的比值大于或等于0.8，本发明提供的手持式吹风机的吹风效率更高，更大程度的满足使用者的需求。

Description

手持式吹风机

技术领域

本发明涉及一种花园类电动工具，特别是一种手持式吹风机。

背景技术

花园类手持式直流吹风机主要用于吹地面、球场以及看台附近的落叶和小型垃圾。为了吹起地面大量的落叶以及一些夹缝中稍重的垃圾，通常需要手持式吹风机的风量较大，而目前市场上将电池包安装到壳体上的手持式直流吹风机由于风道设计的局限，致使吹风机整机出风效率较低，吹风机的风量较小，不能满足使用者的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率的手持式吹风机。

为达上述目的，本发明提供一种手持式吹风机，包括壳体、把手、电池及吹风管，所述壳体上设置有进风口和一个函道组件，所述函道组件包括与壳体相连的函道及安装到函道内的电机和风扇，所述壳体通过函道组件连接到吹风管上，所述电池安装在壳体上，在所述吹风管上定义了一个中心轴线，沿着轴线的方向在风扇的后端靠近进风口部位的风道的流动横截面大于吹风管上出风口部位的流动横截面的面积，所述壳体内壁与风扇轮毂之间形成一个流通面，吹风管上出风口部位的流动横截面与风扇所处位置流通面的流动横截面之间的比值大于或等于0.8。

进一步，所述风扇至出风口段的风道定义一个外轮廓线，所述中心轴线与所述外轮廓线的夹角小于或等于8度。

进一步，所述手持式吹风机的风量与输入功率的比值大于或等于0.7cfm/w。

进一步，所述吹风管出风口部位的横截面积大于4300mm2。

进一步，所述电池的容量在170wh-400wh之间。

进一步，所述电机为无刷直流电机，所述风扇为轴流风扇，所述无刷直流电机的直径小于或者等于35mm。

进一步，所述轴流风扇包括一个安装到电机旋转轴上的轮毂和多个安装到轮毂上的叶片，所述轴流风扇的外径在85mm-140mm之间。

进一步，所述手持式吹风机风量与无刷直流电机直径的比值大于12cfm/mm。

进一步，所述壳体包括有供气流转向的弯曲部分，所述把手设置在壳体的弯曲部分上。

进一步，所述壳体、函道组件及吹风管大致位于同一直线上，所述吹风管在长度方向上定义了一个中心轴线，所述把手包括握持部，所述握持部分布在吹风机整体重心所在平面的两侧，所述平面平行于所述轴线，并且与工作地面垂直。

本发明所述的手持式吹风机在吹风管上定义了一个中心轴线，沿着轴线的方向在风扇的后端靠近进风口部位的风道的流动横截面大于吹风管上出风口部位的流动横截面的面积，这样的设置有效的改善气流流动特性，提高吹风效率。另外，限定吹风管上出风口部位的流动横截面与风扇所处位置流通面的流动横截面之间的比值大于或等于0.8，有效地减少气流形成的风阻以及风道壁的气流损耗，吹风管中流通的高速气流的损耗降低，因此整机的吹风效率得到提高。

附图说明

图1为本发明实施方式中的手持式吹风机的立体结构示意图；

图2为本发明实施方式中的手持式吹风机去掉部分壳体后的主视图；

图3为本发明实施方式中的手持式吹风机的主视图；

图4为本发明实施方式中的手持式吹风机的俯视图；

图5为本发明实施方式中的手持式吹风机的进风盒与函道组件连接的结构示意图；

图6为本发明实施方式中的手持式吹风机的把手的结构示意图；

图7为本发明实施方式中的手持式吹风机的函道组件的剖视图；

图8为本发明实施方式中的手持式吹风机的函道组件去掉部分函道和连接管后的立体图；

图9为本发明实施方式中的手持式吹风机风扇叶片外径与吹风效率函数关系的曲线。

具体实施方式

为了更清楚了解本发明的技术内容，特举具体实施方式并配合所附图示说明如下。

请参考图1及图2，作为本发明实施方式的手持式吹风机10，包括壳体11、进风盒12、把手13、控制组件14、电池15、函道组件17及吹风管19，其中函道组件17与电池15分别对应位于壳体11的两侧，把手13设置在壳体11上，壳体11通过函道组件17与吹风管19相连，进风盒12位于壳体11内部。

请同时参考图3，壳体11包括有容纳腔110、安装部111、主进风口112、辅助进风口113、侧部进风口114及弯曲部分115，容纳腔110形成于壳体11内，进风盒12安装在容纳腔110中，函道组件17一端固定安装在安装部111中。主进风口112与辅助进风口113均设置在壳体11的底部，侧部进风口113设置在壳体11的侧壁上，气流通过主进风口112或辅助进风口113进入，经过弯曲部分115的导向后从安装部111流入函道组件17中。侧部进风口114具有辅助进风的作用，能起到更好的进风效果，当然也可不需要侧部进风口114。

请参考图5，进风盒12包括有底部进风部120、后部进风部121、侧部进风部122及出风口123，其中底部进风部120与后部进风部121均为栅栏形结构，并且后部进风部121设置成一个与壳体11上的弯曲部分115对应的斜坡结构，进风盒12的出风口123与函道组件17的进风端（图未标）连接，此时进风盒12与函道组件17形成一个可独立工作单元18，进风盒上的底部进风部120、后部进风部121、侧部进风部122分别与出风口123形成多个吹风通道，因此无论壳体11如何变化，只要可独立工作单元18可以装入壳体内并形成吹风通道，机器便可以实现吹风功能。通过这种方式可以在内部工作单元不变的情况下，快速改变手持式吹风机的外型。在本发明的实施方式中，壳体11上的主进风口112与吹风盒12的底部进风部120及出风口123一起形成了第一吹风通道，壳体11上的辅助进风口113与吹风盒12的后部进风部121及出风口123一起形成了第二吹风通道，壳体上的侧部进风口114与吹风盒12的侧部进风部122及出风口123一起形成第三吹风通道。

请同时参考图1、图2、图4及图6，把手13用于握持手持式吹风机10，其位于壳体11及电池15的上方并安装在壳体11的弯曲部分115上，把手13包括握持部130、电池安装部131及调速部132，其中握持部130位于电池安装部131及调速部132之间。

在本发明实施方式中，在吹风管19上沿着长度方向定义了一个中心轴线L1，吹风机整体的重心G位于一个平面P1上，平面P1与工作的地面P2垂直，同时与轴线L1平行。壳体11、电池15、函道组件17及吹风管19大致位于同一直线上，把手13上的握持部130分布在上述平面P1的两侧，优选的是将握持部130对称的分布在平面P1两侧。这样结构紧凑，重心距离握持部附近，减少了在使用过程中克服手持式吹风机偏转所需的力，增加手持舒适度，减少在长时间使用过程中手持的疲劳感。当然也可以将电池设置在壳体11上方或下方，壳体11、函道组件17及吹风管19大致位于同一直线上，把手13上的握持部130分布在重心所在平面（图未标）的两侧，所述平面与吹风管19的轴线平行，并与工作地面P2垂直，以上所述的工作地面定义为一个水平面。

控制组件14用于控制手持式吹风机的开闭及转速大小，其包括控制手持式吹风机开闭的扳机140、防止手持式吹风机误启动的锁定钮141、控制手持式吹风机以最大转速运转的放大钮142及调节手持式吹风机电机172转速的调速钮143，其中调速钮143位于调速部132上。为了操作的方便，其中扳机140、锁定钮141及放大钮142均设置在握持部130上，这样的位置设置可以保证操作者可以在按动扳机140的同时可以用大拇指操作放大钮142，另外如果需要长时间在高速吹风条件下工作，操作者也可以在握持把手13时通过手掌同时按压放大钮142和锁定钮141，另外通过手指部分按压扳机140，这样仅通过单手操作即可完成手持式吹风机的启动并且以最大的运转速度保持其持续运转，减少使用过程中手部的疲劳，增加握持舒适度。其中锁定钮141仅是为了防止误操作启动手持式吹风机而设置的辅助开关件，可以想象也可以没有锁定钮141，仅通过扳机140及放大钮142完成手持式吹风机的启动过程并保持其持续运转。

电池15通过电池安装部131安装在壳体11上，用于给手持式吹风机提供电源，壳体11上设置有与电池15配合的弹出头116及电池安装座（图未标），弹出头116与弹簧117连接，并且可以相对壳体旋转，当电池15安装到壳体11上时，电池17的前端推动弹出头116克服弹簧117的弹性力旋转并偏移到一个预定位置，当拆卸电池15时，弹出头116在弹簧117的弹性力作用下将电池15朝着拆卸的方向顶出。

电池安装部131上设置有电池锁扣1311，电池锁扣1311用于将电池15锁紧在壳体11上，电池锁扣1311上联动的设置有释放钮1312，通过按压或推动释放钮1312可联动的带动电池锁扣1311与电池15分离，然后电池15在弹出头116的作用下可方便的拆卸下来。当然，电池安装部131也可以设置在壳体11上，只要能起到安装电池15时将其锁紧在壳体11上设置的电池安装座上的功能即可。

请参考图7及图8，函道组件17包括与吹风管19相连的连接管170，与壳体11相连的函道171、及电机172和风扇173，电机172通过导线与控制组件14上的扳机140连接，连接管170与函道171相互卡接，连接管170与函道171内设置有容纳电机172的支撑环174，电机172安装在支撑环174内，风扇173与电机172的输出轴相连，连接管170及函道171内均一体成型有若干发散状的导风筋175，导风筋175一端连接在连接管170或函道171的内壁上，另一端连接在支撑环174上，其中至少一个导风筋175上设置有供电机172导线穿过的通道176。这样既增加了导线定位的可靠性又减少了风阻，而且没有增加新的零件，装配时固定导线简单、可靠、方便。可以理解的是，如果函道171长度足够，也可以不通过连接管170，直接将支撑环174和导风筋175设置到函道171上。函道171具有一个进风部1711，为了降低函道进风部1711处的噪音，函道进风部1711设置成便于导风的唇边结构，上述唇边结构可以与函道171一体成形或形成单独零件安装到函道171上。

在本发明实施方式中，风扇173为轴流风扇，电机172为无刷直流电机，风扇173由电机172驱动，其包括一个安装到电机旋转轴（图未标）上的轮毂1731，多个安装到上述轮毂1731上的叶片1732，其中叶片1732与轮毂1731可以一体成型，也可以是分开成形后组装到一起。

风扇173靠近壳体11的一端设置有整流罩177，电机172连接在风扇173靠近吹风管19的一端，由于风扇173为轴流风扇，气流通过第一吹风通道及第二、第三吹风通道进入风扇173后，在风扇173的作用下轴向的通过导风筋175，并流入吹风管19中。在本发明实施方式中，支撑环174包括容纳电机172的容纳部1741及导风部1742，容纳部1741的前端开孔(图未标)，导风部1742为锥形结构并与容纳部1741一体成型，导风部1742设置在支撑环174上靠近吹风管19的一端，导风部1742上设置有若干进风孔（图未标），用于冷却风流入。在吹风过程中，由于电机172外围的气压较风扇173附近的气压高，在压力差的作用下产生次气流，次气流通过导风部1742上的进风孔流入支撑环174内部，冷却电机172内部，最终通过容纳部1741的前端开孔流出，这样在吹风的过程中又能够起到冷却电机172的作用。

请再次参考图3，为了便于携带，本发明的手持式吹风机上还设置有背带（图未示），背带两端分别连接到设置于壳体11上的两个挂绳孔118、119，两个挂绳孔118、119到握持部130中心的距离基本上相同，并且两个挂绳孔118、119位置连线的中点位于整机重心线的附近。

手持式直流吹风机主要用于吹地面、球场以及看台附近的落叶和小型垃圾，经调研得到，为了吹起地面大量的落叶以及一些夹缝中的垃圾，通常需要手持式吹风机的风量优选的要大于395cfm。目前市场上的将电池包安装在壳体上的手持式直流吹风机由于电池容量小以及吹风机整机出风效率较低等方面的局限，致使吹风机很难达到风量大于395cfm，工作时间大于5min的性能指标。因此，为了达到较大的风量和较高吹风效率，需要对电池容量、无刷直流电机、轴流风扇的参数以及风道设计进行优化。

为了达到理想的风量值和工作时间，电池的容量通常大于170wh，通常情况下电池的容量与本身的重量成正比，对于手持式吹风机来说，由于对整机的重量要求，电池包容量的优选范围在170wh-400wh之间，这样的设置是因为一方面如果电池包容量太小，不能满足风量和工作时间的要求；而另一方面如果电池包容量太大，在使用过程中手持的疲劳感会增加，不利于操作者长时间工作。

表1列出了电池容量在200wh和300wh时，手持式吹风机在最大风量运行和最小风量运行时的有效工作时间。从表1中也可以看出，电池容量一定时，风量与工作时间成反比，也就是说风量越大，工作时间越短。根据人机工程学，并且通过对整机重量、人的承受使用度的大量模拟实验分析得出，较适合大众客户使用要求的手持式直流手持式吹风机的性能参数为：风量在385cfm-700cfm之间，工作时间为20min-75min之间。

表1

电池容量	最大风量	最小风量
			200wh	36min	120min
300wh	54min	180min

在电池容量一定的情况下，为了获得一个风量大于395cfm、更高的吹风效率的手持式直流手持式吹风机，还需要对无刷直流电机、轴流风扇的参数以及风道设计进行优化。

请再次参考图7及图8，电机172容纳到函道171和连接管170上设置的支撑环174内，轴流风扇173的轮毂1731安装到电机172的旋转轴（图未标）上，根据空气动力学原理，为减少风阻，提高风速，整流罩177、轮毂1731与支撑环174的外轮廓设计成一个流线型，因此电机172直径大小同时也决定了轮毂1731的直径大小。此外，在设计轴流风扇时，叶片的根部直径与顶部直径之比，即风扇轮毂直径与叶片外径之比，下面简称轮毂比，是一个非常重要的参数，同样的叶轮外径，轮毂小叶片长更适用于低压大流量的轴流风机，经模拟分析轮毂比在0.25-0.45之间，风叶的出风效率比较高。因此如果电机直径较大，对应的轮毂直径也会较大，为了使轮毂比参数保持在最优区间内，从而获得较高的出风效率，叶片的直径相应增大，进而导致函道体积增加，整机的体积也增大，这样无论是外形设计还是实际使用过程中的操作舒适度都会受到不利影响，因此优选的电机直径不大于35mm，这样整机质量更轻，占据空间更小。根据轮毂比的范围，可以进一步得出叶片外径的范围在78mm-140mm之间，这样吹风效率更高，如图9所示，C1和C2分别为风量在560cfm和500cfm时，经过仿真模拟建模分析所得叶片外径与吹风效率之间函数关系的曲线图，从图中可见叶片外径在85mm-140mm时，吹风效率最好，这里的吹风效率定义为气流流动产生的功与风扇叶片转动所消耗的功的比值。

进一步的，由于电机的直径小于35mm，风量与电机直径的比值大于12cfm/mm，因此与普通手持式吹风机相比，本发明中的手持式吹风机通过小体积的电机获得更加强劲的吹风效果。

下面对本发明的风道设计进行详细描述，请再次参考图2，沿着轴线L1的方向，在风扇173的后端靠近进风口112部位的风道的流动横截面S1大于吹风管19上出风口191部位的流动横截面S3，并且在函道171内壁与风扇轮毂1731之间形成一个环形流通面（图未标），在吹风管19上出风口191部位的流动横截面S3与轴流风扇173所处位置环形流通面的流动横截面S2之间的比值最好大于或等于0.8，这样的设置有效的改善气流流动特性，提高吹风效率。同时风扇173至出风口191段风道定义一个外轮廓线L2，且L1与L2定义了一个夹角。优选的，轴线L1与外轮廓线L2之间的夹角小于8度，这样设置是因为夹角越大对气流形成一定的风阻，这样风道壁的气流损耗增大，吹风管19中流通的高速气流的损耗增大，导致整机的吹风效率降低。通过以上两个参数的优化，可以实现有利的气流流动情况同时在吹风管19内实现较小的压力损失，有效地改善吹风效率。

为了在出风口191处达到足够的出风量，经过CFD（计算流体动力学）分析及测试数据总结，通常设计较大的出风口处面积，优选的，出风口191部位的横截面积设置为大于4300mm2。当然,随着吹风面积的增大风速会随之降低，经过对实际操作优选的出风口面积设置为4300mm²到8000mm²。

通过本发明中的电池容量、无刷直流电机、轴流风扇的参数设计的优化以及风道设计的改良，在电池容量在170wh-400wh之间时，手持式吹风机的风量均可以达到395cfm以上，特别是当风量在430-700cfm时，仍能满足工作时间大于5min。同时能够保证吹风机以最大风量运行时，风量与输入功率的比值大于或等于0.7cfm/w，吹风效率得到很大的改善。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种手持式吹风机，包括壳体、把手、电池及吹风管，所述壳体上设置有进风口和一个函道组件，所述函道组件包括与壳体相连的函道及安装到函道内的电机和风扇，所述壳体通过函道组件连接到吹风管上，所述电池安装在壳体上，其特征在于：在所述吹风管上定义了一个中心轴线，沿着轴线的方向在风扇的后端靠近进风口部位的风道的流动横截面大于吹风管上出风口部位的流动横截面的面积，所述壳体内壁与风扇轮毂之间形成一个流通面，吹风管上出风口部位的流动横截面与风扇所处位置流通面的流动横截面之间的比值大于或等于0.8。

2.根据权利要求1所述的手持式吹风机，其特征在于：所述风扇至出风口段的风道定义一个外轮廓线，所述中心轴线与所述外轮廓线的夹角小于或等于8度。

3.根据权利要求1所述的手持式吹风机，其特征在于：所述手持式吹风机以最大风量运行时，所述风量与输入功率的比值大于或等于0.7cfm/w。

4.根据权利要求2所述的手持式吹风机，其特征在于：所述吹风管出风口部位的横截面积大于4300mm2。

5.根据权利要求1所述的手持式吹风机，其特征在于：所述电池的容量在170wh-400wh之间。

6.根据权利要求1所述的手持式吹风机，其特征在于：所述电机为无刷直流电机，所述风扇为轴流风扇，所述无刷直流电机的直径小于或者等于35mm。

7.根据权利要求6所述的手持式吹风机，其特征在于：所述轴流风扇包括一个安装到电机旋转轴上的轮毂和多个安装到轮毂上的叶片，所述轴流风扇的外径在85mm-140mm之间。

8.根据权利要求6所述的手持式吹风机，其特征在于：所述手持式吹风机风量与无刷直流电机直径的比值大于12cfm/mm。

9.根据权利要求1所述的手持式吹风机，其特征在于：所述壳体包括有供气流转向的弯曲部分，所述把手设置在壳体的弯曲部分上。

10.根据权利要求1所述的手持式吹风机，其特征在于：所述壳体、函道组件及吹风管大致位于同一直线上，所述吹风管在长度方向上定义了一个中心轴线，所述把手包括握持部，所述握持部分布在吹风机整体重心所在平面的两侧，所述平面平行于所述轴线，并且与工作地面垂直。